【文章內(nèi)容簡介】 bus with multiple master capability, which means that can allow multiple circuit modules as the master (microcontroller with I2C bus interface) try to steal the bus. So attached to the I2C bus on the integrated circuit module transmitter / receiver according to different working conditions can be counter to the master transmitter, master receiver, was charged with the transmitter, was charged with the receiver. Obviously, with the I2C bus interface of the MCU can operate in the work of the 4 state of any state, and memory with I2C bus interface.Only two bidirectional I2C signal line, one is the data line SDA, the other is the clock line SCL. All devices connected to the I2C bus data line SDA line is received, the device39。s clock line SCL lines are received. Each of the devices connected to the bus can only address and the host has always existed between the simple software configuration address, master can be used as master transmitter or master receiver. I2C is a true multimaster bus, if two or more hosts at the same initialization, data transfer via collision detection and arbitration to prevent data from being destroyed. 8bit bidirectional serial data transmission bit rate in the standard mode, up to 100bit / s, fast mode, up to 400bit / s, highspeed mode, up to / s. IC connected to the same bus number only by the bus capacitance of 400pF the maximum limit. This project is data acquisition system based on the I2Cbus, requiring SCM and 24C02 with I2C bus to read and write memory devices, the idea of this project is posed of 4 * 4 switch DIP switch keyboard or as an external input, is stored in the 24c02 , and then removed from the data with the 24C02 microcontroller, and digital tube display. So I2C bus, which pleted the data acquisition system.基于 I2C 總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)18第一章 單片機 單片機的簡單介紹單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。 通 道 0驅(qū) 動 器 通 道 2驅(qū) 動 器RAM地 址鎖 存 器 RAM 通 道 0鎖存 器 通 道 2鎖存 器 ROM/EPB寄 存 器 程 序 地 址 寄 存 器緩 沖 器PC遞 增 器程 序 計 數(shù) 器 PC０驅(qū) 動 器DPTR指 針VCGND～ 堆 棧 指 針 SPACTMP2PSW 通 道 3鎖 存 器通 道 1鎖 存 器通 道 1驅(qū) 動 器 通 道 3驅(qū) 動 器TMP1 SCONTMODPCON TCONTL0H1TH0 L1IESBUF(X/RX) IP中 斷 、 串 行 口 和 定 時 器 邏 輯振 蕩 器 P～ RSTEAALPSENXTAL2XTAL1ALU(+5)指令寄存器定 時和控 制邏 輯 指令譯碼器圖 2 MCS51片 內(nèi) 總 體 結(jié) 構(gòu) 框 圖通 道 驅(qū) 動 器 通 道 驅(qū) 動 器地 址鎖 存 器 通 道 鎖存 器 通 道 鎖存 器寄 存 器 程 序 地 址 寄 存 器緩 沖 器遞 增 器程 序 計 數(shù) 器 ０驅(qū) 動 器指 針～堆 棧 指 針通 道 鎖 存 器通 道 鎖 存 器通 道 驅(qū) 動 器 通 道 驅(qū) 動 器中 斷 、 串 行 口 和 定 時 器 邏 輯振 蕩 器振 蕩 器～指令寄存器定 時和控 制邏 輯 指令譯碼器指令寄存器定 時和控 制邏 輯 指令譯碼器圖 片 內(nèi) 總 體 結(jié) 構(gòu) 框 圖圖 11 MCS51 片內(nèi)總體結(jié)構(gòu)框圖基于 I2C 總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)19 單片機的特點，體積小，可靠性高。單片機將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高。其內(nèi)部布線很短，因此其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的 CPU。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。為了滿足對對象的控制要求，單片機的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力，I/O 口的邏輯操作及位處理能力，適用于專門的控制功能。 。片內(nèi)具有計算機正常運行所必需的部件。芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。 I2C（InterIntegrated Circuit）及 SPI(Serial Peripheral Interface)等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。 單片機的應(yīng)用領(lǐng)域 、尖端武器等領(lǐng)域 基于 I2C 總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)20 AT80C51 AT80C51 單片機簡介AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的 CMOS8 位單片機片內(nèi) 4Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和 128bytes 的隨機存儲器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（CPU）和 Flash 存儲單元，功能強大。AT89C51 單片機可靈活的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 管腳說明： VCC：供電電壓。GND：接地。 P0 口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，被定義為高阻輸入。 P1 口：P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，可接收輸出4TTL 門電流。圖 12 AT89C5140 腳塑料雙列直插封裝（PDIP） P2 口：P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流。 P3 口：P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口。高電平時間。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的地位字節(jié)。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。（0000HFFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。基于 I2C 總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)21 /EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 AT80C51 單片機的結(jié)構(gòu) 1 中央處理器（CPU）CPU 是單片機內(nèi)部的核心部件，是一個 8 位二進制數(shù)的中央處理單元，主要由運算其、控制器和寄存器陣列組成。運算器運算器用來完成算術(shù)和邏輯運算功能，包括算術(shù)邏輯單元（ALU） 、累加器（ACC） 、暫存寄存器（TMP1 、TMP2） 、程序狀態(tài)寄存器（ PSW）等。部件。控制器主要由程序計數(shù)器 PC、指令寄存器 IR 和定時控制邏輯電路等構(gòu)成?？刂破骺刂破魇菃纹瑱C內(nèi)部按照一定的時序協(xié)調(diào)工作的控制核心，是分析和執(zhí)行指令的2 存儲器AT89C51 單片機內(nèi)部有 128 個字節(jié)的 RAM 數(shù)據(jù)存儲器和 4KB 的閃存程序存儲器（Flash ） 。程序存儲器是可讀不可寫的，用于存放編好的程序和表格常數(shù)。數(shù)據(jù)存儲器是既可讀也可寫的，用于存放運算的中間結(jié)果，運行數(shù)據(jù)暫存及數(shù)據(jù)緩3 I/O 端口P2 口、P3 口，它們都是 8 位準(zhǔn)雙向口，每次可以并行輸入或輸出 8 位二進制信并行 I/O 端口：AT89C51 有四個 8 位并行 I/O 端口，分別命名為 P0 口、P1 口、息。串行 I/O 端口：AT89C51 有一個全雙工的可編程串行 I/O 端口，它利用了 P3 口的第二功能。4 定時器/計數(shù)器AT89C51 內(nèi)部有兩個 16 位可編程定時器/計數(shù)器，簡稱為定時器（ TO）和計數(shù)器（T1） ，T0 和 T1 分別由兩個 8 位的寄存器構(gòu)成，其中 T0 由 TH0 和 TL0 構(gòu)成，T1 由 TH1 和 TL1。T0 和 T1 在定時器控制器 TCON 和定時器方式選擇寄存器 TMOD 的控制下，可工作在定時器模式或計數(shù)器模式下，每種模式下又有不同的工作方式。當(dāng)定時/5 中斷系統(tǒng)基于 I2C 總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)22計數(shù)溢出時還可以申請中斷。單片機中的中斷是指 CPU 暫停正在執(zhí)行的原程序而為中斷服務(wù)程序（執(zhí)行中斷服務(wù)程序） ，在執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后再回到原程序繼續(xù)執(zhí)行?？偩€是用于傳送信息的公共途徑?？偩€可以分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線。時器、計數(shù)器 TCON（中斷標(biāo)志寄存器）等構(gòu)成， IE、IP 、TCON 均為 SFR 特殊功能寄存器。AT89C51 的中斷源有 5 個。它們分別是兩個外部中斷源，三個內(nèi)部中斷源。6 內(nèi)部總線總線是用于傳送信息的公共途徑?？偩€可以分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線。線的結(jié)構(gòu)可以減少信息傳輸線的根數(shù)，提高系統(tǒng)可靠性，贈強系統(tǒng)靈活性。單片機呢的 CPU、存儲器、I/O 接口等單元都是通過總線連接在一起的。采用總線形式進行連接。 畢設(shè)所用電路 時鐘電路 單片機工作的時間基準(zhǔn)是由時鐘電路提供的，在單片機的 XTAL1 和 XTAL2 兩個引腳間，接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機的時鐘電路，如圖 22 所示。 圖 22 時鐘電路電路中器件選擇可以通過計算和實驗確定，也可以參考一些典型電路參數(shù)。電路中，電容器 C1 和 C2 對振蕩頻率有微調(diào)作用，同時幫助晶振起振，通常取值范圍在基于 I2C 總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2330177。10PF，一般晶振為 6MHZ，電容取 20PF，晶振為 12MHZ，電容取 30PF。石英晶體選擇 6MHZ 或 12MHZ，其結(jié)果只是機器周期不同，影響計數(shù)器計數(shù)初值。 復(fù)位電路單片機的 RST 引腳為系統(tǒng)提供一個外部復(fù)位信號，復(fù)位信號是高電平有效，高電平有效維持時間為 2 個機器周期以上，復(fù)位電路如圖 23 所示.。 圖 23 復(fù)位電路 單片機復(fù)位方式有上電復(fù)位和手動復(fù)位兩種方式。此復(fù)位電路集有上電自動和手動復(fù)位組合電路，各元件阻值如圖 23 所示，按鈕為手動復(fù)位按鈕。 LED 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，通常都需要進行人機對話。這包括人對應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入，以及應(yīng)用系統(tǒng)向人